Multiplexing_ระบบสื่อสารแอนะลอก
Multiplexing
���������� หมายถึง��� เทคนิคอย่างหนึ่งที่นำมาใช้ในการสื่อสารและในการทำงานของ input/output เพื่อการถ่ายทอดสัญญาณต่างๆ หลายชนิด ผ่านช่องสัญญาณ หรือสาย การสื่อสารไปพร้อมๆ กันในสายเดียว เทคนิคของ multiplexing สามารถแยกความแตกต่างของสัญญาณต่างๆ เช่น แยกเวลา แยกพื้นที่ และแยกความถี่ของสัญญาณแต่ละชนิดออกจากกัน
���������� วิธีการทำ��� Multiplexing��� ถูกนำมาใช้งานสำหรับการติดต่อสื่อสารที่เป็นระยะทางไกล (long-haul communication) ชุดของสายสัญญาณ (Trunk) ที่นำมาใช้ในการติดต่อระยะทางไกล ( long-haul network) เป็นเส้นใยนำแสงที่มีประสิทธิภาพสูง หรือสายโคแอกเชียล หรือผ่านไมโครเวฟ การเชื่อมต่อนี้สามารถนำเสียงผ่านไปได้ในอัตราสูงในปริมาณมาก และสามารถส่งผ่านสัญญาณเสียงไปได้ทันทีโดยใช้วิธีการ multiplexing
������������ จากรูป แสดงให้เห็นหน้าที่ของการทำ multiplexing ในรูปแบบที่ง่ายมีจำนวนอินพุท จำนวน n อินพุทเข้าไปที่มัลติเพลกเซอร์ ( multiplexer) ตัวมัลติเพลกเซอร์ต่อเชื่อมเข้ากับสายเชื่อมต่อ ( link) เส้นเดียวเข้ากับ demultiplexer ด้วย link มีความสามารถ ในการส่งผ่านสัญญาณได้จำนวน n ช่องสัญญาณ (channel) ตัว multiplexer จะรวมเอาข้อมูล ( multiplex) จาก input line จำนวน n line และส่งผ่านสายสัญญาณเชื่อมต่อ ( data link) ที่มีความสามารถสูง เมื่อ demultiplexer รับ stream ข้อมูลที่เป็น multiplexed มาแยก ( demultiplexers) ออกไปตามช่องสัญญาณแล้วนำส่งไปยัง output line ที่ต้องการ
การนำเอาวิธีการ multiplexing มาใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น เป็นเพราะเหตุผลดังนี้
����������� อัตราการส่งข้อมูลยิ่งสูงมากขึ้นเท่าไร cost - effective การลงทุนสำหรับ transmission facility นั่นคือสำหรับ application ที่กำหนดให้และภายใต้ระยะทางที่กำหนดให้ค่าใช้จ่ายต่อ Kbps ลดลง เมื่อเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลของ transmission facility ในทำนองเดียวกันค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์สำหรับส่งกระจายข้อมูล ( transmission) และการรับต่อ Kbps มีค่าลดลดเมื่อเพิ่ม data rate
อุปกรณ์สื่อสารข้อมูลแต่ละอย่างต้องการอัตราการรับส่งข้อมูล ในอัตราที่พอเหมาะเช่น สำหรับ terminal และ personal computer application อัตราการรับส่งข้อมูลขนาด 9600 bps และ 64 kbps ก็ถือว่าเพียงพอ
Multiplexing เป็นเทคนิควิธีการส่งข้อมูลไปพร้อมกันในเส้นทางเดียวกัน ระบบ Multiplexing มีอยู่ 2 ระบบ คือ
- MUX เข้ารหัส
- DEMUX ถอดรหัส
�
ประเภทของ Multiplexing
Frequency - Division Multiplexing (FDM)
Wave - Division Multiplexing (WDM)
Time - Division Multiplexing (TDM)
- Synchronous TDM
- Asynchronous TDM
1. Frequency - Division Multiplexing (FDM)
Frequency - division Multiplexing ( FDM ) FDM ส่งข้อมูลแบบ Analog จะสนใจเรื่องความถี่ ทำหน้าที่เป็นทั้ง Input และ Output จะมี ความกว้างของสัญญาณมาก ในแต่ละสัญญาณถูกเปลี่ยนโดยใช้ carrier frequency หลังจากส่งแต่ละสัญญาณจะไม่กวนกัน เช่น broadcast radio
การประมวลผล FDM (FDM Process)
- โทรศัพท์แต่ละตัวจะใช้คลื่นความถี่คล้ายกัน
- และจะถูกนำมารวมสัญญาณ ( Multiplexing) ด้วย carrier ทำให้ต่างกัน แล้วจึงส่งสัญญาณออกไปและ link ต้องมีเพียงพอที่จะส่ง
- ก่อนจะส่งไปในสายและแยกสัญญาณที่ผู้รับ
- DeMultiplexing จะมี filter คอยทำหน้าที่แยกสัญญาณไปตามอุปกรณ์แต่ละตัวว่าคลื่นของผู้รับตัวไหน
- และทำหน้าที่แยก carrier ออกจากสัญญาณและแยก data ให้อุปกรณ์ผู้รับแต่ละตัว
2. Wave - Division Multiplexing (WDM)
มี concept ให้ FDM ยกเว้น DeMultiplexing ที่รวมและส่งในสาย fiber optic รวมเอาคลื่นที่มีความถี่แตกต่างกันที่มีความถี่สูงออกไปพร้อม ๆ กัน หลักการง่าย ๆ แต่เทคโนโลยีซับซ้อน แยกคลื่นแสงไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า หลักการเหมือน FDM เพราะใช้ความถี่ในการทำแต่เทคโนโลยีซับซ้อนเพราะมีการหักเหของแสง
3. Time - division Multiplexing ( TDM )
TDM จะสนใจเรื่องของเวลา เหมาะกับงานด้าน Digital และมีคุณสมบัติ ในการใช้ link เดียวกันได้ แต่จะเรียงไปตามเส้นทาง TDM จะมีอยู่สองลักษณะ คือ
1. Character Interleaving ต้องมีการส่งข้อมูลอย่างน้อย 8 bit
2. Bit Interleaving พิจารณาข้อมูลเป็น bit เรียงกันเข้ามา
Interleaving
Synchronous TDM สามารถเปรียบเหมือนกับ Switch ที่หมุนเมื่อ Switch หมุนถึงผู้ส่ง ก็จะดึงข้อมูลทีละ 1 ตัวและหมุนด้วยความเร็วที่คงที่ แต่ถ้าไม่มีข้อมูลจะเป็น slot ว่าง Swithch จะหมุนด้วยอุปกรณ์ถึงอุปกรณ์ ที่อัตราคงที่และมีค่าบอกสิ่งที่กำหนด กระบวนการนี้เรียกว่า Interleaved
TDM แบ่งได้ 2 ทาง คือ
- Synchronous
- Asynchronous
Synchronous TDM
ตัว Multiplexer จะเป็นตัวค้นหาว่า Device ไหนต้องการส่งโดยไม่สนใจว่า Device นี้จะส่งหรือไม่ หรือ Device นี้เสียหรือไม่ ซึ่งจุดนี้ทำให้เสียเวลา เกิดการ สิ้นเปลืองทรัพยากร และจะแบ่งเวลาไปให้เครื่องอื่นไม่ได้จะถูกจองไว้เฉพาะเครื่อง
Asynchronous TDM
Asynchronous TDM หรือ STDM (Statistical Time Division Multiplexing) แบบแบ่งตามเวลาด้วยสถิติ เป็นเทคนิคการปิดรูรั่วของ Synchronous หลีกเลี่ยงขยะการเสียเปล่าของ ทรัพยากร ทำให้ระบบโดยรวมดีขึ้น
STDM (Statistical Time Division Multiplexing)
ใน synchronous จะมี slot เท่ากันทุกตัว จะสร้าง slot ตามความต้องการในการส่งข้อมูล Multiplexing จะตรวจสอบข้อมูลใน line และส่งข้อมูลจนกระทั่ง frame เต็มอัตราข้อมูลที่ส่งต่ำกว่าอุปกรณ์ที่จะส่ง
Framing
No flag หรือ SYNC มีหน้าที่คอยบอก address ต้องมีกลไลในการบอกแต่ละ frame โดยใช้หลักการดังนี้
- จะมี 1 บิตในการควบคุมแต่ละ TDM frame
- Identifible เป็นตัวควบคุมในแต่ละ frame
- 01010101 ไม่น่าจะอยู่บนช่องข้อมูล
- สามารถเปรียบเทียบการเข้ามาแต่ละช่องสัญญาณด้วยรูปแบบ Sync
multiplexing สามารถแยกความแตกต่างของสัญญาณต่างๆ เช่น แยกเวลา แยกพื้นที่ และแยกความถี่ของสัญญาณแต่ละชนิดออกจากกัน 
มัลติเพล็กเซอร์ (Multiplexer)
การทำงานของมัลติเพล็กเซอร์�� มัลติเพล็กเซอร์จะรับสัญญาณข้อมูลจากผู้ส่งข้อมูลจากแหล่งต้นทางต่างๆ�� ซึ่งต้องการจะส่งข้อมูลไปยังปลายทางในที่ต่างๆกัน�� ดังนั้นสัญญาณข้อมูลต่างๆเมื่อผ่านมัลติเพล็กซ์เซอร์ มัลติเพล็กซ์เซอร์ก็จะเรียงรวม(มัลติเพล็กซ์)กันอยู่ในสายส่งข้อมูลเพียงสายเดียว�� และเมื่อสัญญาณข้อมูลทั้งหมดมา ถึงเครื่องมัลติเพล็กซ์เซอร์ชึ่งเรียกว่า อุปกรณ์ดีมัลติเพล็กซ์เซอร์อีกเครื่องหนึ่งทางปลายทาง สัญญาณทั้งหมดก็จะถูกแยก ( ดีมัลติเพล็กซ์) ออกจากกันไปตามเครื่องรับปลายทางของแต่ละช่องทางสายส่งข้อมูลที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะต้องมีความจุสูง จึงจะสามารถรองรับปริมาณข้อมูลจำนวนมากที่ถูกส่งผ่านมาพร้อมๆกันได้�� สายส่งข้อมูลดังกล่าว�� ได้แก่�� สายโคเอก�� สายไฟเบอร์ออป
ติก�� คลื่นไมโครเวฟ�� และคลื่นดาวเทียม
วิธีการรวมช่องทางการสื่อสารข้อมูล�� หรือ� การมัลติเพล็กซ์ที่จะกล่าวถึงในที่นี้มีอยู่�� 3� วิธี คือ
•� การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามความถี่�� (Frequency Division Multiplexing)� หรือ FDM ซึ่งเป็นแบบที่นิยมใช้กันมากที่สุดโดยเฉพาะด้านวิทยุและโทรทัศน์
•� การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามเวลา�� (Time Division Multiplexing)� หรือ TDM� ซึ่งรู้จักกันดีในชื่อของซิงโครนัส TDM (Synchronous TDM) ส่วนใหญ่จะใช้ในการมัลติเพล็กซ์สัญญาณเสียงดิจิตอล�� เช่น แผ่นเพลง CD
•� การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งตามเวลาด้วยสถิติ ( Statistical Time Division Multiplexing) หรือ STDM ซึ่งมี่ชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า อะซิงโครนัส TDM (Asynchronous TDM) หรืออินเทลลิเจนท์ TDM(Intelligent TDM) ในที่นี้เราจะใช้ชื่อเรียกสั้นๆว่า STDM สำหรับ STDM เป็นวิธีการมัลติเพล็กซ์ที่ปรับปรุงการทำงานมาจากวิธีซิงโครนัส TDM ให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นเพื่อรองรับจำนวนช่องทางให้ได้มากขึ้น
หน่วยควบคุมการแยกสัญญาณ ( Cluster Control Unit)
